Устройство и принцип работы двигателя воздушного охлаждения

Назначение, устройство и принцип работы системы охлаждения ДВС

Система охлаждения(рис.13), представляющая совокупность механизмов, устройств и приборов, предназначена для поддержания нормального температурного режима работающего двигателя.

Рис. 13 – Двигатель с жидкостной системой охлаждения:

1 – радиатор; 2 – вентилятор; 3 – шторка; 6 – пароотводная трубка;

13 – паровоздушный клапан; 14 – термостат; 15 – термометр;

16 – водораспределительный канал с рубашкой охлаждения;

17– центробежный насос; 18 – водоотводная трубка

Перегрев двигателя вызывает сгорание масляной пленки между трущимися деталями, что обуславливает их повышенный износ и возможность заклинивания сопрягающихся деталей.

Излишний отвод теплоты (переохлаждение) приводит к ухудшению процесса смесеобразования, потере мощности топливной экономичности двигателя и повышенному износу.

В зависимости от вида рабочего тела, осуществляющего теплоотвод от головок и цилиндров, системы охлаждения автотракторных двигателей делят на два вида:

В качестве охлаждающей жидкости используют: воду, антифриз, тосол. В зависимости от способа циркуляции охлаждающей жидкости различают системы охлаждения: термосифонную и принудительную.

Термосифонная система охлаждения проста по устройству. Циркуляция жидкости происходит в результате разности плотностей нагретых и холодных ее слоев. Недостаток термосифонной системы – сравнительно медленная циркуляция охлаждающей жидкости и вследствие этого недостаточный отвод теплоты от нагретых деталей двигателя.

Термосифонной системой охлаждения оборудуют в настоящее время лишь пусковые двигатели (ПД-10У, П-350, П-23) и предпусковые подогреватели (ПЖ-300, ПЖБ-300). Основные же двигатели, как правило, оснащают принудительной жидкостной системой охлаждения.

Принудительная жидкостная закрытая система охлаждения (см. рис. 13) состоит из рубашки охлаждения 16, радиатора 1, центробежного насоса 17, вентилятора 2, термостата 14, сливных кранов, указателя температуры 15, патрубков и паровоздушного клапана 13.

Принцип работы при холодном ДВС, когда термостат закрыт, жидкость движется принудительно по малому кругу: рубашка охлаждения – насос – рубашка охлаждения. На прогретом ДВС, когда термостат открыт, жидкость движется принудительно по большому кругу: рубашка охлаждения – радиатор – насос – рубашка охлаждения. Проходя из верхнего бачка радиатора в нижний по его сердцевине, жидкость охлаждается, в том числе и потоком воздуха, создаваемым вентилятором.

Для уменьшения потерь жидкости на испарение заливная горловина радиатора герметично закрыта крышкой, в которой зачастую вмонтированы паровой и воздушный клапаны. При повышенном давлении в системе охлаждении (когда жидкость кипит) открывается паровой клапан, и пары выходят в атмосферу. При охлаждении жидкости, когда объем ее уменьшается и внутри системы образуется разрежение, срабатывает воздушный клапан, который впускает атмосферный воздух в систему.

Термостат (рис. 14) предназначен для автоматического регулирования температуры жидкости в системе охлаждения. Рабочая часть термостата представляет собой гофрированный латунный цилиндр 2 (сильфон), заполненный легкокипящей жидкостью – смесью воды и этилового спирта. Цилиндр соединен стержнями с двумя клапанами, перекрывающими отверстия для прохода охлаждающей жидкости.

Рис. 14 – Технологическая схема двухклапанного термостата:

1 – корпус; 2 – сильфон; 3 – клапаны; 4, 5 – выпускные окна;

6 – впускное окно

На двигателях также применяют двух- и одноклапанные термостаты с твердым наполнителем – церезином (нефтяным воском с медным порошком).

При температуре жидкости выше 70 °С (в новых моделях двигателей выше 80 °С) сильфон термостата растягивается вверх и штоки клапанов тоже выдвигаются вверх, закрывая окно 5 и открывая окно 4. Жидкость начинает проходить в радиатор и циркулировать по большому кругу. При температуре ниже 70 °С сильфон сжимается, штоки с клапанами вдвигаются, закрывая окно 5 и открывая окно 4. Жидкость циркулирует по малому кругу, минуя радиатор.

Водяной насос центробежного типа в жидкостной системе охлаждения во многих случаях находится в одном корпусе с вентилятором и приводится в действие от коленчатого вала через клиноременную передачу. Под действием лопастей рабочих колес жидкость с большой скоростью выбрасывается в спиральный канал (улитку) и под давлением 0,15…0,25 МПа нагнетается в рубашку охлаждения двигателя.

У двигателей ЯМЗ-240Б, КамАЗ-740 вентилятор приводится во вращение посредством гидромуфты, которая при температуре охлаждающей жидкости ниже 75 °С (для новых моделей автомобилей 80°С) автоматически выключает вентилятор, а при температуре выше 90 °С (95 °С) включает его. У двигателей ВАЗ привод вентилятора осуществляется от электродвигателя.

Двигатели с воздушным охлаждением. Систему воздушного охлаждения применяют на двигателях Владимирского (Д-21А, Д-120, Д‑130, Д-144) и Челябинского (Д-160, 8ДВТ-330) тракторных заводов. В систему воздушного охлаждения (рис. 15) входят: оребренные цилиндры 5 и их головки, вентилятор 9, 10, съемный кожух 2, задний, средний и передний дефлекторы 4, 7, 8 и контрольно-измерительные приборы.

Рис. 15 – Схема системы воздушного охлаждения двигателя:

1– масляный радиатор; 2 – кожух; 3 – защелка; 4, 7, 8 – соответственно задний, средний и передний дефлекторы; 5 – цилиндр; 6 – шпилька;

9, 10 – соответственно, ротор и направляющий аппарат осевого вентилятора; 11 – сетка

Воздух, нагнетаемый вентилятором, направляется кожухом в межреберное пространство цилиндров и головок. Дефлекторы распределяют поток воздуха по поверхности цилиндров и головок, что способствует равномерному охлаждению деталей двигателя.

Работу системы воздушного охлаждения контролируют с помощью термометра по температуре масла в картере двигателя и по сигнальной лампе, загорающейся при обрыве ремня вентилятора.

Тепловое состояние двигателя с воздушным охлаждением регулируют, изменяя положение дроссельного диска, установленного на входе вентилятора под защитной сеткой 11, а также включением и отключением масляного радиатора.

Основные достоинства системы воздушного охлаждения – простота и надежность в эксплуатации, более быстрый прогрев двигателя до рабочей температуры, меньшие габаритные и массовые характеристики двигателя.

Контрольные вопросы:

1. Для чего служит система питания дизельного и карбюраторного двигателей?

2. Пояснить с помощью блок-схемы принцип работы системы питания дизельного двигателя.

3. Пояснить с помощью блок-схемы принцип работы системы питания карбюраторного двигателя.

4. С помощью какого устройства в карбюраторном двигателе готовят горючую смесь? Как оно устроено и работает?

5. Каков состав нормальной и других видов горючей смеси, приготавливаемой в карбюраторе?

6. Для чего предназначена смазочная система в поршневых ДВС?

7. Назвать основные узлы комбинированной смазочной системы. Какую функцию они выполняют?

8. Указать сопряжения трущихся деталей ДВС, смазываемых под давлением и разбрызгиванием.

9. Какое устройство обеспечивает оптимальный температурный режим с двигателя? Как оно работает?

10. Назвать способы охлаждения поршневых ДВС.

11. Как называется устройство, предназначенное для автоматического регулирования температуры жидкости в системе охлаждения, и как оно устроено?

Устройство и принцип работы двигателя воздушного охлаждения

Система охлаждения служит для принудительного отвода от цилиндров двигателя тепла и передачи его окруячающему воздуху. Необходимость в системе охлаждения вызывается тем, что детали двигателя, соприкасающиеся с раскаленными газами, при работе сильно нагреваются. Если не охлаждать внутренних деталей двигателя, то вследствие перегрева может произойти выгорание слоя смазки между деталями и заедание движущихся деталей вследствие чрезмерного их расширения.

Система охлаждения может быть воздушной или жидкостной.

При воздушной системе охлаждения (рис. 1, а) тепло от цилиндров двигателя передается непосредственно обдувающему их воздуху. Для этого с целью увеличения поверхности теплоотдачи на цилиндрах и головке делают охлаждающие ребра, изготовляемые путем отливки. Цилиндры окружены металлическим кожухом. Через образовавшуюся воздушную рубашку просасывается с помощью вентилятора воздух, охлаждающий двигатель. Вентилятор приводится в действие ременной передачей от шкива коленчатого вала.

Рекламные предложения на основе ваших интересов:

Воздушная система охлаждения получила применение лишь на двигателях небольшой мощности. Достоинством такой системы является простота устройства, некоторое снижение веса двигателя и удобство обслуживания. Для’более мощных двигателей применение воздушной системы охлаждения встречает ряд трудностей ввиду необходимости отвода большого количества тепла и обеспечения равномерности охлаждения всех нагревающихся точек двигателя.

В систему жидкостного охлаждения с принудительной циркуляцией жидкости входят водяные рубашки соответственно головки и блока, радиатор, нижний и верхний соединительные патрубки со шлангами, водяной насос с водораспределительной трубой, вентилятор и термостат.

Водой заполняются водяные рубашки головки и блока, патрубки и радиатор. При работе двигателя приводимый от него в действие водяной насос создает круговую циркуляцию воды через водяную рубашку, патрубки и радиатор. По водораспределительной трубе вода в первую очередь направляется к наиболее нагреваемым местам блока. Проходя по водяной рубашке блока и головки, вода омывает стенки цилиндров и камер сгорания и охлаждает двигатель. Нагретая вода по верхнему патрубку поступает в радиатор, где, разветвляясь по трубкам на тонкие струйки, охлаждается воздухом,

который просасывается между трубками вращающимися лопастями вентилятора. Охлаяеденная вода вновь поступает в водяную рубашку двигателя.

В некоторых двигателях с верхними клапанами вода от насоса принудительно направляется только в рубашку головки, седел и патрубков выпускных клапанов, и далее по отводящему патрубку отводится в радиатор. Охлаждение цилиндров при этом производится водой, циркулирующей в ее рубашке вследствие наличия разности температур воды в водяной рубашке блока и головки. Более нагретая вода из водяной рубашки блока вытесняется более холодной водой, поступающей из водяной рубашки головки, чем обеспечивается естественная — конвекционная циркуляция воды (термосифонная). При таком охлаждении условия работы цилиндров двигателя улучшаются.

Термостат, установленный в верхнем водяном патрубке, регулирует циркуляцию воды через радиатор, поддерживая наивыгоднейшую ее температуру.

В V-образных карбюраторных двигателях общий водяной насос, соединенный нижним патрубком с радиатором и установленный на одном валу с вентилятором, нагнетает воду по двум патрубкам и водораспределительным каналам в водяные рубашки обеих секций блока. Нагретая вода отводится от головок по каналам, обычно отлитым в верхней крышке блока, и через общий термостат и верхний патрубок поступает обратно в радиатор. На дизелях компоновка элементов системы охлаждения несколько видоизменена.

В зависимости от способа соединения полости системы охлаждения с атмосферой принудительная система охлаждения делится на два типа —открытую и закрытую. В открытой системе полость верхнего бачка радиатора постоянно сообщается с атмосферой. В закрытой системе охлаждения, получившей применение на всех автомобилях, полость бачка может сообщаться с атмосферой только через специальный паровоздушный клапан.

Система воздушного охлаждения двигателей.

Систему воздушного охлаждения двигателя применяют для от­вода теплоты от цилиндров, их головок и масляного радиатора сма­зочной системы. Масляный радиатор расположен с правой сторо­ны двигателя.

В систему охлаждения входят ребра охлаждения цилиндров 12 (рис. 29) и их головок 10, вентилятор, съемный кожух 9, дефлек­торы и приборы контроля работы системы.

Вентилятор состоит из рабочего колеса (ротора) 8 и неподвиж­ного направляющего аппарата 7, отлитых из алюминиевого сплава. На роторе имеются восемь радиально расположенных лопаток, а на направляющем аппарате — 23 лопасти переменного сечения, равномерно размещенные по окружности. Ротор закреплен на од­ном валу 6 со шкивом 4, который приводится во вращение клино­видным ремнем 2 от шкива коленчатого вала. Вал 6 вращается на двух шариковых подшипниках одноразового смазывания, установ­ленных в ступице направляющего аппарата. Последний прикреп­лен к кронштейну крышки распределительных шестерен.

Вентилятор подает в систему охлаждения около 30 м 3 воздуха за 1 мин. Этого количества воздуха достаточно для нормальной рабо­ты двигателя, когда температура окружающего воздуха 40 о С. Чтобы в вентилятор не попадали посторонние предметы, на направляю­щий аппарат надевают быстросъемную защитную сетку 5.

Воздух, нагнетаемый вентилятором, направляется кожухом в межреберное пространство цилиндров и головок.

Тепловое состояние двигателя с воздушным охлаждением регу­лируют дроссельным диском, установленным под защитную сетку 5 вентилятора (на входе охлаждающего воздуха в вентилятор), а также включением и отключением масляного радиатора переклю­чателем, расположенным на корпусе центрифуги. В холодное время года (при установившейся температуре 5°С и ниже) масляный радиатор отключают от смазочной системы, а диск крепят под за­щитную сетку вентилятора. При установившейся температуре ок­ружающего воздуха выше 5°С радиатор включают в смазочную си­стему двигателя, а диск снимают с вентилятора.

Показатель работы системы воздушного охлаждения — темпера­тура масла в картере двигателя, контролируемая термометром, расположенным на щитке приборов. Там же находится красная лампа, которая загорается при обрыве ремня вентилятора.

Методы и способы предупреждения неисправностей. Основные неисправности систем охлаждения, их признаки, причины, способы устранения.

Для достижения работоспособного состояния системы охлажде­ния необходимы: оптимальная температура охлаждающей жидко­сти (85. 95°С) или оптимальная температура масла (55. 100°С); хорошая теплопроводность стенок водяной рубашки и трубок ра­диатора; наличие регулируемого потока воды и воздуха.

При снижении температуры охлаждающей жидкости от опти­мального значения на 30. 40°С увеличивается расход топлива на 10%. В результате длительной работы двигателя с перегревом ох­лаждающей жидкости нарушается смесеобразование, что приводит к неполному износу трущихся деталей двигателя.

Для обеспечения нормальной работы системы охлаждения не­обходимо выполнять следующие правила.

В систему жидкостного охлаждения следует заливать чистую, же­лательно мягкую воду. Признак мягкой воды — способность хоро­шо мылиться. К наиболее простым способам смягчения жесткости воды, взятой из колодцев, рек, родников, прудов и озер, относят­ся: предварительное кипячение; добавление соды или антинакипинов (например, 10. 12 мг тринатрийфосфата на 1 л воды).

Заполнять радиатор надо до уровня горловины верхнего бака. Во время работы нельзя допускать, чтобы уровень воды был ниже 8 см от верхней плоскости заливной горловины.

Доливать воду в систему охлаждения перегретого двигателя нужно постепенно и обязательно при работающем двигателе. В зимнее время года нельзя заливать слишком горячую воду в холодный двигатель: от резкой Смены температуры в головке цилиндров и блоке могут образоваться трещины.

Зимой вода может замерзнуть в системе охлаждения двигателя, что приводит к образованию трещин на его деталях, поскольку при замерзании воды ее объем увеличивается. Вследствие этого стенки блоков цилиндров, головки и трубок радиатора разрыва­ются. Поэтому перед длительной стоянкой воду из системы ох­лаждения необходимо слить.

Следует помнить, что у У-образных двигателей воду сливают через три краника (два на блоке цилиндров и один на радиаторе), а у рядных — через два (из блока цилиндров и радиатора).

Желательно в зимнее время в систему охлаждения заливать ан­тифриз, самый распространенный из которых Тосол А-40М. Он предназначен для круглогодичного использования в системе ох­лаждения в течение двух лет.

Антифриз при нагревании расширяется больше, чем вода, по­этому в систему его не доливают примерно 2 л. При понижении уровня антифриза в радиаторе, если не было его утечки через неплотности, доливают воду, так как она испаряется из анти­фриза.

Следует помнить, что антифриз очень ядовит и при попадании в желудок и кишечник вызывает отравление. Запрещается переливать жидкость без резиновых перчаток, засасывать ртом в шланг, а так­же курить и принимать пищу во время работы с ним.

При ЕТО проверяют уровень воды в радиаторе. Открывая крыш­ку заливной горловины радиатора перегретого двигателя, следует оберегать лицо и руки от ожогов горячей водой и парами, кото­рые могут вырваться из горловины. Сильная утечка воды из слив­ного отверстия в корпусе водяного насоса свидетельствует о том, что детали уплотнительного устройства насоса износились и их следует заменить.

При ТО-1 смазывают подшипники водяного насоса. Для этого необходимо очистить масленку от пыли и нагнетать солидол 3. 4 раза шприцем.

Проверяют натяжение ремня вентилятора. Нормальным натяже­нием ремня вентилятора считают такое, при котором от нажатия на ремень в его средней части с определенным усилием образуется прогиб. Натяжение ремня вентилятора регулируют перемещением генератора или специальным натяжением роликом.

В последнем случае ослабляют контргайку и ввертывают натяж­ной болт 15 (см. рис. 26), после чего гайку плотно затягивают. При установке новых ремней через 3. 4 ч работы дизеля их повторно подтягивают.

Следует иметь в виду, что при чрезмерном натяжении ремня вентилятора возникает преждевременный износ подшипников и ремня, а при слабом натяжении — перегрев двигателя и повышен­ный износ ремня.

При ТО-3 необходимо промыть систему охлаждения Специаль­ным раствором.

Для удаления накипи из двигателей с чугунной головкой исполь­зуют раствор каустической соды (100 г соды и 15 г керосина на 1 л воды). Сняв термостат, заполняют систему охлаждения раствором и прогревают двигатель. По истечении 10 ч снова пускают двигатель и, прогрев его на малой частоте вращения коленчатого вала около 15 мин, останавливают. Отъединив нижний шланг, сливают раствор и промывают систему охлаждения чистой водой для удаления шлама.

В двигателях с воздушным охлаждением нужно очистить защит­ную сетку вентилятора и межреберное пространство цилиндров и головок.

При СТО проверяют работу термостата и термометра. Термостат вынимают из корпуса и опускают в посуду с горячей водой. При температуре 70 °С отверстие основного клапана термостата начинает открываться, а при температуре 85 °С оно полностью откроется. По­казания дистанционного термометра сравнивают с показателями жид­костного термометра, опущенного в заливную горловину радиатора

В процессе работы могут возникнуть следующие неисправности системы охлаждения (табл. 3)

Двигатель воздушного охлаждения

• Чем привлекателен двигатель воздушного охлаждения
• Функции охлаждающих совокупностей
• принцип и Назначение действия совокупности воздушного охлаждения

• недостатки вентилятора